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[分享] 不同波长的光可以互相转化吗?

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发表于 2025-3-13 14:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2025-3-13 14:36 | 显示全部楼层
这个当然是可以的,现代光学给有一个很重要的研究领域就是非线性光学。非线性光学这个概念和线性光学是相对的,二者对比最大的区别就在于,线性光学不会改变光的频率,不会与介质发生能量交换,而非线性光学中,一定频率的入射光是可以通过与介质的相互作用而转化成其他频率的光的,最典型的就是倍频晶体,它可以用来对激光波长进行变频,从而扩展激光器的可调谐范围,在激光技术领域具有重要应用价值。简单介绍的话,就是其实就是用频率为ω的激光,入射到非线性晶体上,产生2ω、3ω、4ω等高频激光,这样的话,光的波长就发生了转化。
我看其他答主有提到一个很经典的例子,就是蓝光LED加荧光粉成为白光LED,这里补充一下。这个也可以理解为实现了光对波长的转化,其实这个原理也很简单,就是光的三基色原理,蓝光加黄光生成白光。这个蓝光LED的发明其实意义还挺大的,它填补了三原色LED光的最后一个板块,得以用LED凑出足够亮的白光。也是因此,2014年,日本名古屋大学名城大学教授赤崎勇名古屋大学教授天野浩和美国加利福尼亚大学教授中村修二因“发明高亮度蓝色发光二极管,带来了节能明亮的白色光源”共同获得当年的诺贝尔物理学奖
至于红移现象,更多的出现在天文学中,指物体的电磁辐射由于某种原因频率降低的现象,如果在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离,所以称为红移现象。红移的现象多用于天体的移动及规律的预测上,也可以认为是光的波长发生了转化。更具体的就不在这里展开说明了。
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发表于 2025-3-13 14:37 | 显示全部楼层
光子之间是无法直接转化的,只能间接转化。
一、直接产生光子的原理,来说明光子不会直接转化成另外一种光子。
光子产生的原理是:如下图,原子核外电子高能级的电子向低能级跃迁,多余的能量以光子的形式辐射出来,根据量子力学理论,辐射出来的光子能量具备粒子性(波粒二象性中的粒子性),粒子性证明的最经典的实验是光电效应。光子从产生,到传播,哪怕被吸收,整个生命周期范围内,频率永远不会变。
至少目前没有由光子直接变化成另外一种光子的理论。只有上述能级跃迁的理论。



二、光子能间接产生另外一种光子的举例:
最经典的例子是,白光LED照明最流行的形成机理,蓝光LED+黄色荧光粉=白光LED,所以日本人因为蓝光LED得了诺贝尔奖。
而且这种间接产生方式,只能是高频率的光子(短波)激发荧光粉产生低频率(长波)的光子。蓝光在可见光波段频率高,光子能量大,才能激发出更低频率的光子,也就是激发出能量更低的光子。
这个过程并非直接由蓝光光子产生其他光子,而是由蓝光光子激发荧光粉,荧光粉再产生其他低频率 的光子,本质还是原子核的核外电子能级跃迁。
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发表于 2025-3-13 14:37 | 显示全部楼层
可以啊,最简单的一种就是找一个物质把它吸收掉然后再释放出来,波长就变啦,比如荧光粉,激光器等,但这样原来光的传播方向等特性就没有啦,你只是用一种新的光替代了原来的光。
高级一点的就是非线性过程啦。没有实质性的吸收,光单独或跟别的光一起穿过非线性晶体,在晶体中发生倍频,和频,差频等过程。新产生的光的波长可以是入射光波长的一半,或别的,基本上还能保留入射光的方向,相位等信息。
玄幻一点的就是广义相对论里讲的引力红移和蓝移啦。通过引力扭曲空间,使在其中传播的光波长发生变化。
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发表于 2025-3-13 14:37 | 显示全部楼层
可以。并且工程中己广泛并成熟地应用。如光参量振荡器OPO,广义上的泵浦过程也是波长的转化过程,非线性晶体的倍频过程当然也是。
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发表于 2025-3-13 14:38 | 显示全部楼层
光纤激光器实际上就可以理解成波长转换器,掺镱光纤激光器就是把915或者976nm的泵浦光转换成一微米的激光
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